一種基于棘輪機(jī)構(gòu)的鋁合金吊鉤的研制

董志聰 陳佳健 梁俊君 許銳文 黃潤(rùn)培

摘?要：現(xiàn)有的機(jī)械吊鉤設(shè)備多搭配棘輪機(jī)構(gòu)使用，傳統(tǒng)棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差，同時(shí)存在跳齒、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、缺乏穩(wěn)定性等問(wèn)題，基于此，本文介紹了一種基于棘輪機(jī)構(gòu)的鋁合金吊鉤，該吊鉤通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)消除了卡死機(jī)構(gòu)和棘輪輪齒之間的間隙，能夠有效防止跳齒事故的發(fā)生，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性良好。

關(guān)鍵詞：鋁合金吊鉤;棘輪機(jī)構(gòu);卡死機(jī)構(gòu);安全系數(shù)

1 緒論

棘輪機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)可分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)，按嚙合方式分類(lèi)可分為外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)，按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)可分單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)和雙向式棘輪機(jī)構(gòu)[1]。

現(xiàn)有的機(jī)械吊鉤設(shè)備多搭配棘輪機(jī)構(gòu)使用，棘輪機(jī)構(gòu)是整個(gè)吊鉤最核心、最關(guān)鍵的構(gòu)件。棘輪機(jī)構(gòu)通常由棘輪和棘爪組成，搖桿是棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件，棘輪為運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件[2]。當(dāng)搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，鉸接在桿上的棘爪插入棘輪的齒內(nèi)，使棘輪同時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度;當(dāng)搖桿順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪的齒上滑過(guò)，棘輪靜止不動(dòng)。這樣，當(dāng)搖桿作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪便得到單向的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 一種基于棘輪機(jī)構(gòu)的鋁合金吊鉤

2.1 傳統(tǒng)裝置存在的技術(shù)問(wèn)題

棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差，存在跳齒問(wèn)題?，F(xiàn)有的機(jī)械吊鉤設(shè)備多搭配棘輪機(jī)構(gòu)使用，棘輪機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性對(duì)吊鉤的工作效率、安全系數(shù)有很大影響。在實(shí)際使用中，當(dāng)棘輪圈位于棘輪上側(cè)時(shí)，棘輪圈在其重力的作用下沿著棘輪軸往下移動(dòng)，棘輪圈的輪齒與棘輪的輪齒緊密?chē)Ш希嗇S能實(shí)現(xiàn)沿順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，其反方向無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，當(dāng)棘輪圈位于棘輪下側(cè)時(shí)，棘輪在其重力的作用下沿著棘輪軸往下移動(dòng)，棘輪圈上的輪齒和棘輪的輪齒之間存在一定的間隙，導(dǎo)致出現(xiàn)跳齒現(xiàn)象，即棘輪軸能沿任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)[3]。

棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便捷：現(xiàn)有的棘輪機(jī)構(gòu)以搖桿為動(dòng)力輸入件，棘輪為動(dòng)力輸出件，棘爪為制動(dòng)元件，在使用時(shí)需要各個(gè)部件之間的配合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。搖桿多通過(guò)齒輪嚙合的方式對(duì)棘輪進(jìn)行動(dòng)力輸入，在使用時(shí)又存在穩(wěn)定性差的問(wèn)題，容易出現(xiàn)卡齒、跳齒，增加了操作風(fēng)險(xiǎn)和難度。棘輪結(jié)構(gòu)重量過(guò)大：由于現(xiàn)有棘輪結(jié)構(gòu)需要依靠多個(gè)齒輪配合操作，這很容易導(dǎo)致棘輪機(jī)構(gòu)的整體重量過(guò)大，尤其是對(duì)于高空作業(yè)，在使用時(shí)需要依靠多人共同操作，浪費(fèi)了過(guò)多的人力。

2.2 裝置結(jié)構(gòu)

下圖為本文提供的一種基于棘輪機(jī)構(gòu)的鋁合金吊鉤，包括鋁合金吊鉤1、尼龍帶2、棘輪3、卡死機(jī)構(gòu)4、搖柄5、支撐軸6、尼龍帶7。

在使用時(shí)用鋁合金吊鉤1鉤住上端進(jìn)行固定，用尼龍帶7固定要提升的物品，拉出卡死機(jī)構(gòu)4，在0至180度范圍內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄5，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的提升;當(dāng)將物品提升到指定位置后，松開(kāi)卡死機(jī)構(gòu)4，卡死機(jī)構(gòu)4會(huì)插入支撐軸7兩端的棘輪輪齒中，卡死機(jī)構(gòu)和棘輪輪齒之間不存在間隙，能夠很好的防止出現(xiàn)跳齒事故，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性良好。

工作人員在操作時(shí)可以同時(shí)手握棘輪機(jī)構(gòu)的卡死機(jī)構(gòu)4和搖柄5，能夠很容易的對(duì)物品的升降進(jìn)行控制;該吊鉤采用兩個(gè)棘輪3，這使得工作人員在操作時(shí)更省力，提升了工作效率;手握式的棘輪卡死控制機(jī)構(gòu)，能防止跳齒事故的發(fā)生，提升設(shè)備的整體安全系數(shù)。該吊鉤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有過(guò)多的采用多齒輪的配合，僅采用棘輪機(jī)構(gòu)、尼龍帶、鋁合金吊鉤作為零部件，降低了整體重量，便于攜帶。

2.3 裝置產(chǎn)生的技術(shù)效果

在使用時(shí)用鋁合金吊鉤鉤住上部固定端，用下端尼龍帶固定要提升的物品，拉出卡死機(jī)構(gòu)，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品升降的控制;當(dāng)將物品提升到指定位置后，松開(kāi)卡死機(jī)構(gòu)，將棘輪進(jìn)行穩(wěn)定卡死?？ㄋ罊C(jī)構(gòu)和棘輪輪齒之間不存在間隙，能夠很好的防止出現(xiàn)跳齒事故，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性良好。

該吊鉤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用棘輪機(jī)構(gòu)、尼龍帶、鋁合金吊鉤作為零部件，降低了整體重量，便于攜帶，尤其對(duì)于在登高作業(yè)，可折疊放進(jìn)工具袋單人隨身攜帶，減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，同時(shí)降低高空傳遞大工具的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)一種基于棘輪機(jī)構(gòu)的鋁合金吊鉤的工作原理和研制方法做了闡述，該吊鉤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只采用了棘輪機(jī)構(gòu)、尼龍帶、鋁合金吊鉤作為零部件，使得整體重量大大降低，而棘輪機(jī)構(gòu)的卡死機(jī)構(gòu)和棘輪輪齒之間不存在間隙，能夠很好的防止出現(xiàn)跳齒事故，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性良好，同時(shí)提升了設(shè)備的整體安全系數(shù)和工作人員的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳秋紅，謝夏玲，梁祥金，郭曉萌.棘輪棘爪式自動(dòng)抓梁的設(shè)計(jì)探討[J].河南水利與南水北調(diào)，2015.08：44-45.

[2]常貴陽(yáng)，郝曉峰，馬麗，綦光和，任寶鋼，徐洪濤.新型吊鉤閉鎖裝置的設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2017.05：74-75.

[3]襲洪浪主編.數(shù)控加工工藝學(xué)[J].北京：科學(xué)出版社，2005，6.

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